環(huán)境經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展動態(tài)耦合評價研究
——以蘇州市為例

汪慧琳 溫杰

（1. 蘇州農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 蘇州 215007；2. 常熟理工學(xué)院，江蘇 常熟 215500）

1 引言

生態(tài)環(huán)境與社會經(jīng)濟(jì)協(xié)同程度直接影響到區(qū)域整體發(fā)展。蘇州作為長三角一體化建設(shè)中的一個重要經(jīng)濟(jì)城市，環(huán)境與經(jīng)濟(jì)的協(xié)同發(fā)展直接關(guān)系到長三角一體化國家戰(zhàn)略的實現(xiàn)，影響著區(qū)域可持續(xù)發(fā)展進(jìn)程。黨的十八大以來，“綠水青山就是金山銀山”的理念融入社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的各個領(lǐng)域，政府在推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)的宏觀背景下，綠色發(fā)展成為經(jīng)濟(jì)社會轉(zhuǎn)型升級的發(fā)展趨勢，研究經(jīng)濟(jì)與環(huán)境協(xié)同發(fā)展，逐漸成為研究熱點(diǎn)及社會熱門話題。許多學(xué)者在研究城市環(huán)境與經(jīng)濟(jì)耦合協(xié)調(diào)發(fā)展關(guān)系中，提出了許多綜合性評價指標(biāo)體系。史寶娟等［1］建立了系統(tǒng)協(xié)調(diào)度模型，對京津冀地區(qū)生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的耦合水平進(jìn)行了分析研究。徐璐等［2］利用耦合協(xié)調(diào)度模型，構(gòu)建揚(yáng)子江城市群環(huán)境經(jīng)濟(jì)耦合協(xié)調(diào)發(fā)展評價體系，分析環(huán)境與經(jīng)濟(jì)耦合協(xié)調(diào)發(fā)展的時空演變特征，同時運(yùn)用Tobit 回歸模型分析環(huán)境經(jīng)濟(jì)耦合協(xié)調(diào)發(fā)展影響因素。許曉慶等［3］建立三江區(qū)域耦合協(xié)調(diào)程度評價指標(biāo)體系，通過構(gòu)建耦合協(xié)調(diào)度評價模型，評估該區(qū)域資源環(huán)境與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的耦合協(xié)調(diào)程度。鄭樂樂［4］構(gòu)建綜合評價指標(biāo)體系，根據(jù)熵值法與耦合協(xié)調(diào)度理論對甘肅省生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展協(xié)調(diào)程度進(jìn)行綜合分析研究。

目前許多學(xué)者對環(huán)境經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展的研究主要在2 個方面開展。一是選取區(qū)域范圍不同，大多集中于國家及省級層面，對城市的環(huán)境經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)研究還較少［3，5-7］；二是研究主要集中在不同指標(biāo)體系的建立以及對應(yīng)指標(biāo)數(shù)據(jù)的分析。蘇州市是江蘇省經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的城市，關(guān)于蘇州市環(huán)境經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展的研究較少。蘇州市作為經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)且為能源輸入型的城市，環(huán)境與經(jīng)濟(jì)發(fā)展矛盾具有普遍性。建立科學(xué)合理的城市環(huán)境與經(jīng)濟(jì)耦合發(fā)展評價指標(biāo)體系，對蘇州市經(jīng)濟(jì)與環(huán)境可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

本文通過分析蘇州市近10 年的環(huán)境與經(jīng)濟(jì)發(fā)展數(shù)據(jù)，建立環(huán)境與經(jīng)濟(jì)發(fā)展動態(tài)耦合協(xié)調(diào)模型，計算兩者的發(fā)展動態(tài)變化及耦合度。

2 環(huán)境與經(jīng)濟(jì)動態(tài)耦合評價模型

設(shè)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)有序參數(shù)為X＝（x1，x2，…，xn），其中，xi為體現(xiàn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的各經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，αi＞xi＞βi，式中i∈［i，n］，αi，βi分別為xi的上限、下限值。

其中，當(dāng)xi為正功效時，xi=αi，U1（xi）=1；xi＝βi，U1（xi）=10-6。當(dāng)xi為負(fù)功效時，xi＝αi，U1（xi）=10-6；xi=βi，U1（xi）=1。

經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)有序度（C1）的公式為：

式中，ωi為xi的權(quán)重值；C1（xi）∈［0，1］，C1（xi）越大，說明經(jīng)濟(jì)有序貢獻(xiàn)度越高，反之則越低。

同理，設(shè)環(huán)境系統(tǒng)有序參數(shù)為Y＝（y1，y2，…，yn），依據(jù)上述算法，計算得出環(huán)境發(fā)展系統(tǒng)有序度C2（Yi）∈［0，1］。

經(jīng)濟(jì)發(fā)展系統(tǒng)和環(huán)境發(fā)展系統(tǒng)間的變化為非線性變化，其方程表示為：

式中，i＝1，2，…，n；f 為xi非線性函數(shù)。

按泰勒級數(shù)展開并省略高次項，近似表達(dá)為：

經(jīng)濟(jì)發(fā)展系統(tǒng)指數(shù)［F（X）］與環(huán)境發(fā)展系統(tǒng)指數(shù)［G（Y）］的演化函數(shù)為：

式中，xj為經(jīng)濟(jì)發(fā)展系統(tǒng)中各指標(biāo)值；yi為環(huán)境發(fā)展系統(tǒng)中各指標(biāo)值；αj，βi分別為兩個系統(tǒng)中各指標(biāo)的權(quán)重。

環(huán)境發(fā)展系統(tǒng)指標(biāo)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展系統(tǒng)指標(biāo)可耦合為環(huán)境經(jīng)濟(jì)復(fù)合系統(tǒng)指標(biāo)體系，其演化方程為：

式中，J 為經(jīng)濟(jì)發(fā)展系統(tǒng)的演化狀態(tài)；H 為環(huán)境發(fā)展系統(tǒng)的演化狀態(tài)；VJ和VH分別為經(jīng)濟(jì)發(fā)展系統(tǒng)和環(huán)境發(fā)展系統(tǒng)的演化速度。

由于系統(tǒng)內(nèi)外因素的影響，環(huán)境發(fā)展演化與經(jīng)濟(jì)發(fā)展演化呈現(xiàn)出非線性“S”型變化趨勢，且經(jīng)濟(jì)發(fā)展變化比環(huán)境發(fā)展變化更敏感，VJ快于VH，兩者間夾角θ 滿足：

環(huán)境經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的演化狀態(tài)及動態(tài)耦合度由θ 的大小變化確定。整個系統(tǒng)分為嚴(yán)重失調(diào)、低度協(xié)調(diào)、中度協(xié)調(diào)、高度協(xié)調(diào)4 個狀態(tài)6 個區(qū)域［8］。經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境發(fā)展演化狀態(tài)類別及評判標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境發(fā)展演化狀態(tài)類別及評判標(biāo)準(zhǔn)

3 評價指標(biāo)及數(shù)據(jù)量化處理方法

對蘇州市經(jīng)濟(jì)發(fā)展系統(tǒng)與環(huán)境發(fā)展系統(tǒng)的協(xié)調(diào)度進(jìn)行評價，經(jīng)濟(jì)發(fā)展系統(tǒng)評價指標(biāo)體系主要由第一產(chǎn)業(yè)比重、第二產(chǎn)業(yè)比重、第三產(chǎn)業(yè)比重、人均地區(qū)生產(chǎn)總值（GDP）、社會消費(fèi)品零售總額、固定資產(chǎn)投資總額、城鎮(zhèn)居民恩格爾系數(shù)、萬元GDP 能耗、萬元GDP 電耗9 個指標(biāo)綜合組成。環(huán)境發(fā)展系統(tǒng)評價指標(biāo)體系由城市化率、工業(yè)固體廢棄物綜合利用率、城市生活污水處理率、建成區(qū)綠化覆蓋率、森林覆蓋率、單位耕地農(nóng)藥施用量、單位耕地化肥施用量、單位面積工業(yè)廢水排放量、單位面積工業(yè)二氧化硫排放量、單位面積工業(yè)粉塵排放量等10 個指標(biāo)綜合組成，見表2。分析數(shù)據(jù)主要來源于蘇州市統(tǒng)計年鑒、蘇州市環(huán)境狀況公報，部分?jǐn)?shù)據(jù)通過計算間接獲得。環(huán)境系統(tǒng)和經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的上、下限指標(biāo)從各年份指標(biāo)序列數(shù)值中選取最大值和最小值。環(huán)境和經(jīng)濟(jì)有序度值根據(jù)式（1）（2）計算，采用熵權(quán)法確定各指標(biāo)權(quán)重。

表2 蘇州市環(huán)境與經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展評價指標(biāo)取值及權(quán)重

4 蘇州市環(huán)境經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平及耦合態(tài)勢分析

2011—2020 年，蘇州市經(jīng)濟(jì)發(fā)展系統(tǒng)指數(shù)由0.018 提高至0.377，年增長率為41.39%，環(huán)境發(fā)展系統(tǒng)指數(shù)由0.080 提高至0.457，年增長率為19%。2016年后蘇州市經(jīng)濟(jì)發(fā)展呈穩(wěn)定、增長狀態(tài)，體現(xiàn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的幾個指標(biāo)（社會消費(fèi)品零售總額、人均GDP、第三產(chǎn)業(yè)比重）有明顯提高，促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)發(fā)展系統(tǒng)指數(shù)的增長；環(huán)境發(fā)展呈穩(wěn)定、增長狀態(tài)，隨著蘇州市的經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，地方政府在環(huán)境整治、生態(tài)保護(hù)等方面的投入也不斷加大，單位面積工業(yè)廢水排放量、單位面積工業(yè)二氧化硫排放量、工業(yè)固體廢棄物綜合利用率等均有顯著的改善，環(huán)境發(fā)展系統(tǒng)指數(shù)值均有一定幅度的提升，整體上使得蘇州市環(huán)境系統(tǒng)發(fā)展呈現(xiàn)出一個穩(wěn)定提升的狀態(tài)，促使環(huán)境發(fā)展朝著有序方向演替。值得注意的是，在2020 年由于受到新冠疫情影響，蘇州市經(jīng)濟(jì)發(fā)展趨勢略有下降，但是環(huán)境發(fā)展依舊保持較好的態(tài)勢，說明地方政府在環(huán)境治理、生態(tài)保護(hù)方面依舊保持較高的投入。

對蘇州市環(huán)境與經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)綜合發(fā)展指數(shù)進(jìn)行計算，采用非線性擬合其演化過程，如圖1 所示。

圖1 2011—2020 年蘇州市環(huán)境與經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)發(fā)展指數(shù)演化過程

根據(jù)式（7）和式（8）分別計算VJ和VH的演化速度：

式中，t 取值為1～10，分別對應(yīng)2011—2020 年。

各年環(huán)境和經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)指數(shù)的演化速度及動態(tài)耦合度根據(jù)式（9）進(jìn)行計算，模型計算結(jié)果的數(shù)據(jù)曲線如圖2 所示。

圖2 2011—2020 年蘇州市環(huán)境與經(jīng)濟(jì)發(fā)展指數(shù)演化速度間夾角變化

2011—2020 年，蘇州市經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)序參量演化速度間夾角呈現(xiàn)出“U”型，范圍從78.90°至49.07°，從中高度協(xié)調(diào)區(qū)域平穩(wěn)進(jìn)入高度協(xié)調(diào)區(qū)域，反映出經(jīng)濟(jì)與環(huán)境之間耦合關(guān)系逐漸增強(qiáng)。2011—2012 年，蘇州市經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，相對而言環(huán)境保護(hù)方面略顯滯后，經(jīng)濟(jì)對整個系統(tǒng)發(fā)展演化起到了強(qiáng)促進(jìn)作用，環(huán)境系統(tǒng)的滯后影響到了整個系統(tǒng)的協(xié)同發(fā)展，此期間蘇州市經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)處于中度協(xié)調(diào)狀態(tài)。從2013 年開始，蘇州市環(huán)境系統(tǒng)與經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)間耦合協(xié)同作用處于高度協(xié)調(diào)狀態(tài)，二者均能均衡發(fā)展。通過系統(tǒng)動態(tài)耦合模型的構(gòu)建和分析可知：

（1）近年來蘇州市經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和環(huán)境發(fā)展水平都在不斷上升，人均GDP 平穩(wěn)增長、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化，消費(fèi)帶動作用越來越強(qiáng)，這些都表明了蘇州市經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有較強(qiáng)的活力。環(huán)境發(fā)展方面，城市綠化率持續(xù)提高，各類污染物逐年減少，環(huán)境質(zhì)量在不斷提升。

（2）2011—2020 年，蘇州市環(huán)境與經(jīng)濟(jì)兩系統(tǒng)間的耦合協(xié)調(diào)度總體呈上升態(tài)勢。環(huán)境系統(tǒng)發(fā)展指標(biāo)參量與經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)發(fā)展指標(biāo)參量交融相長，但總體而言，經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)發(fā)展指標(biāo)參量的增長速率遠(yuǎn)大于環(huán)境系統(tǒng)發(fā)展指標(biāo)參量。

（3）影響城市群環(huán)境與經(jīng)濟(jì)耦合協(xié)調(diào)度的因素主要有產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、社會消費(fèi)水平、城市化率以及污染物排放量。第三產(chǎn)業(yè)比重、社會消費(fèi)水平、廢棄物利用程度對提升環(huán)境與經(jīng)濟(jì)耦合協(xié)調(diào)度具有顯著正向作用，而單位面積污染物排放量對環(huán)境與經(jīng)濟(jì)耦合協(xié)調(diào)度具有顯著負(fù)向作用。

5 結(jié)論

本文以蘇州市為研究對象，通過對獲取的2011—2020 年相關(guān)指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，測度了城市經(jīng)濟(jì)與環(huán)境之間的耦合協(xié)調(diào)度以及兩者的動態(tài)演化趨勢，得出如下結(jié)論：

（1）蘇州市作為區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速的城市，經(jīng)濟(jì)與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展對于促進(jìn)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展具有重要的推動作用。蘇州市經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要外部能源的輸入，對區(qū)域內(nèi)污染物排放必須要有更高的要求。加快區(qū)域協(xié)同，融入長三角一體化戰(zhàn)略，不斷增強(qiáng)區(qū)域與板塊的聯(lián)動效應(yīng)。

（2）加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，形成區(qū)域特色促成轉(zhuǎn)型，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級。蘇州市在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展過程中，鼓勵企業(yè)開展產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)、高科技企業(yè)不斷壯大；重點(diǎn)建設(shè)新能源產(chǎn)業(yè)和低污染零污染產(chǎn)業(yè)，淘汰高污染高能耗產(chǎn)業(yè)，關(guān)停資源利用率低、生產(chǎn)設(shè)備落后企業(yè)；著重推進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，推進(jìn)低碳綠色行業(yè)發(fā)展；提高高能耗企業(yè)的門檻，對高能耗重污染的企業(yè)開展減排降耗工作。

（3）加快人才隊伍建設(shè)，提升城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展?jié)摿Γ晟苿?chuàng)新人才激勵體制。蘇州市在經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會治理、環(huán)境建設(shè)等方面對人才都具有很強(qiáng)的吸引力，在吸引人才、留住人才方面政府也出臺了許多優(yōu)惠政策，政府對引進(jìn)高素質(zhì)人才和高科技技術(shù)等方面政策傾斜，在充分利用區(qū)域發(fā)展優(yōu)勢及產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢引進(jìn)人才的同時，致力于提高城市人口素質(zhì)和能力，始終把人才資源作為環(huán)境與經(jīng)濟(jì)協(xié)同發(fā)展的動力池。

（4）蘇州目前城市環(huán)境與經(jīng)濟(jì)處于高度協(xié)調(diào)狀態(tài)，城市可持續(xù)發(fā)展水平不斷提升，但經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的過程中環(huán)境資源短板依然明顯。作為一個能源輸入型城市，蘇州市環(huán)境提升要加大力度，不斷推進(jìn)資源的有效利用；充分發(fā)揮科技助推經(jīng)濟(jì)發(fā)展的驅(qū)動作用；提高資源回收再利用水平，推進(jìn)土地綜合整治，提高城市森林覆蓋面積，加強(qiáng)城市綠地及城市公園建設(shè)。